Порядок выполнения работы

Задание 1. Градуировка измерителя магнитной индукции

1. Включить генератор переменного напряжения. Установить следующие параметры генератора: частота ₁ = 2000 Гц, напряжение U₁ = 20 В, длительность импульса 15 мкс. Установить вольтметр индикатора на измерение переменного напряжения (шкала 3 В). Зафиксировать индикатор в средней части соленоида с помощью подставки.

3. Зафиксировать первое положение штекеров, подающих напряжение на соленоид. Изменяя напряжение источника постоянного тока последовательно устанавливать значения тока в соленоиде равными: 0,0 А; 0,2 А; 0,4 А; 0,8 А (в соответствии с таблицей 1). Значение тока в соленоиде фиксировать по показанию амперметра на источнике напряжения. Для каждого значения тока регистрировать в таблице 1 напряжения U₁ на сопротивлении нагрузки U_R.

Таблица 1

I, A	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8
U1, B
U2, B
H, A/м

4. Изменить направление тока в соленоиде, поменяв местами штекеры, подающие напряжение на соленоид. Для каждого значения тока через соленоид в соответствии с таблицей 1 зарегистрировать в ней напряжения U₂ на сопротивлении нагрузки U_R.

5. Для приведенных в таблице значений тока рассчитать значения напряженности магнитного поля в соленоиде по формуле (2). Результаты расчета занести в таблицу 1.

6. Построить зависимости U₁=f₁(H) и U₂=f₂(H), используя для построения общие для них координатные оси (то есть, совместив их на одной планшетке).

Это построение позволяет оценить значение магнитного поля Земли. Измеряемое магнитное поле является суммой магнитного поля Земли H_З и поля соленоида H_I. Если исключить из рассмотрения точку, при токе соленоида равном нулю, то в области малых значений Н одно из значений напряжения (U₁ или U₂) должно равняться нулю при некотором положительном значении Н=Н*. Это значение магнитного поля соленоида при котором результирующее поле Н=Н₃+Н* становится равным нулю. Таким образом, значение Н* дает оценку напряженности магнитного поля Земли (известно, что В₃510^-5 Тл).

7. Усредняя зависимости U₁=f₁(H) и U₂=f₂(H), полученные по п. 6, построить плавную калибровочную кривую Н=Н(U). По отклонениям экспериментальных точек от калибровочной кривой оценить погрешность измерения магнитного поля в данной работе.

Задание 2. Исследование напряженности магнитного поля в плоскости кругового тока

1. Подключить к источнику постоянного тока катушку К₁. Установить ток через катушку I_K = 0,4 A. Поместить измеритель магнитного поля в центре катушки. Последовательно регистрировать в таблице 2 показания вольтметра U_К на расстояниях r_K от центра: 0 см, 3 см, 6 см, 9 см, 12 см. Повторить указанные операции ещё четыре раза.

Вычислить и зафиксировать в таблице 2 <U_К> - средние значения напряжений из совокупности пяти наблюдений.

2. Используя калибровочную кривую, перейти от значений <U_К> к значениям напряженности магнитного поля Н_К. Результаты зафиксировать в таблице 2.

3. По данным таблицы 2 построить зависимость напряженности в плоскости катушки Н_К от текущего радиуса r_K.

Таблица 2

№ наблюдения		UК, В
	rK, см	0	3	6	9	12
1
2
3
4
5
<UК>, В
НК , A/м

4. По формуле (3) вычислить значение напряженности в центре кругового тока, используя значения: N=360; R=0,14 м. Сравнить полученный результат с соответствующим значением из таблицы 2.

Задание 3. Исследование изменения напряженности магнитного поля вдоль оси катушки

1. Подключить к источнику питания катушку K₁. Установить ток через катушку I_K = 0,4 A.

2. Перемещая ИМИ вдоль оси катушки с шагом 2 см, регистрировать в таблице 3 значения выходного напряжения ИМИ в зависимости от расстояний до центра катушки L_i – для двух сторон катушки – соответственно U₁(L_i) и U₂(L_i)_.. Повторить указанные действия . Рассчитать и занести в таблицу 3 средние значения напряжений по совокупности двух наблюдений: < U₁> и < U₂>.

3. Используя калибровочную кривую, перейти от значений <U₁> и <U₂> к значениям напряженности магнитного поля Н₁, Н₂. Результаты зафиксировать в таблице 3.

4. Построить графики зависимостей H₁(L_i) и H₂(L_i), совместив их на одной планшетке.

Таблица 3

№ наблюдения		Li - расстояние до центра катушки, см
U1, В		0	2	4	6	8	10	12
1
2
< U1>, В
U2, В
1
2
< U2>, В
Н1, А/м
Н2, А/м